Method Article
Bu protokol, egzersiz sırasında karbon monoksit (DL, CO) ve nitrik oksit (DL,NO) difüzyon kapasitesinin kombine tek nefes ölçümü ile ölçülen pulmoner alveolar-kapiller rezervi değerlendirmek için bir yöntem sunar. Egzersiz sırasında tekniğin kullanımına ilişkin varsayımlar ve öneriler bu makalenin temelini oluşturur.
Karbon monoksit (DL, CO) ve nitrik oksidin (DL, NO) yayılma kapasitesinin birleşik tek nefesle ölçümü, hem sağlıklı hem de hasta popülasyonlarında pulmoner alveolar-kapiller rezervi ölçmek için yararlı bir tekniktir. Ölçüm, katılımcının pulmoner kılcal damarları işe alma ve şişirme yeteneğinin bir tahminini sağlar. Yöntemin yakın zamanda hafif ila orta yoğunlukta egzersiz sırasında sağlıklı gönüllülerde yüksek bir test-tekrar test güvenilirliği sergilediği bildirilmiştir. Bu tekniğin 12 defaya kadar tekrarlanan manevraya izin verdiğini ve yalnızca 5 sn gibi nispeten kısa bir nefes tutma süresi ile tek bir nefes gerektirdiğini unutmayın. DL, NO ve DL,CO'daki kademeli değişiklikleri maksimum iş yükünün %60'ına kadar artan yoğunluklarda dinlenmeden egzersize gösteren temsili veriler sağlanmıştır. Difüzyon kapasitesinin ölçülmesi ve alveolar-kapiller rezervin değerlendirilmesi, akciğerin hem sağlıklı popülasyonda hem de kronik akciğer hastalığı olanlar gibi hasta popülasyonlarında egzersize yanıt verme yeteneğini değerlendirmek için yararlı bir araçtır.
Egzersiz, dinlenme durumuna kıyasla enerji talebinde önemli bir artışa yol açar. Kalp ve akciğerler, kalp debisini ve ventilasyonu artırarak yanıt verir, bu da alveolar-kılcal yatağın genişlemesine, özellikle pulmoner kılcal damarların toplanmasına ve şişmesineneden olur 1. Bu, pulmoner difüzyon kapasitesindeki(DL) bir artışla ölçülebilen yeterli bir pulmoner gaz değişimi sağlar2,3,4. Egzersiz sırasındaDL'yi ölçmeye yönelik ilk girişimler bir asırdan daha eskiye dayanmaktadır 5,6,7. Dinlenme durumundanDL'yi artırma yeteneği genellikle alveolar-kılcal rezerv 8,9 olarak adlandırılır.
Deneysel olarak, alveolar-kapiller membran difüzyon kapasitesinin(DM) ve pulmoner kapiller kan hacminin (VC) alveolar-kapiller rezervine göreceli katkıları, solunan oksijenin klasik çoklu fraksiyonları () yöntemi10 dahil olmak üzere farklı yöntemlerle değerlendirilebilir. Bu bağlamda yararlı olabilecek alternatif bir teknik, DL ila karbon monoksit (CO) ve nitrik oksit (NO) (DL, CO / NO) aynı anda ölçüldüğü çift testli gaz yöntemidir11. Bu teknik 1980'lerde geliştirilmiştir ve NO'nun hemoglobin (Hb) ile reaksiyon hızının CO'nunkinden önemli ölçüde daha büyük olduğu gerçeğinden yararlanır, öyle ki CO'nun pulmoner difüzyonu NO'dan daha fazla VC'ye bağlıdır. Bu nedenle, CO difüzyonuna karşı ana direnç bölgesi (~% 75) kırmızı kan hücresi içinde bulunur, NO difüzyonuna karşı ana direnç (~% 60) alveolar-kapiller membran ve pulmoner plazmadadır12. DL, CO ve DL, NO'nun eşzamanlı ölçümü, D M ve VC'nin DL12'ye göreceli katkılarının değerlendirilmesine izin verir, burada egzersiz sırasında gözlenen DL, NO'daki değişiklik büyük ölçüde alveolar-kapiller membranın genişlemesini yansıtır. Egzersiz sırasında ölçümler elde edilirken bu yöntemin ek bir avantajı, farklı oksijen seviyelerinde standart 10 s'lik bir nefes tutma ile birden fazla tekrarlanan manevranın gerçekleştirildiği klasik
tekniğe kıyasla nispeten kısa bir nefes tutma süresi (~ 5 s) ve daha az manevra içermesidir. Her ne kadar son zamanlarda daha kısa nefes tutma süresi ve her şiddette daha az manevra ile uygulanmış olsa
da13. Bununla birlikte,
seans başına yalnızca toplam altı DL,CO manevrasına izin verirken, ortaya çıkan tahminler üzerinde ölçülebilir bir etki olmaksızın 12'ye kadar tekrarlanan DL,CO/NO manevrası gerçekleştirilebilir14. Bunlar, egzersiz sırasında ölçüm yaparken önemli hususlardır, çünkü hem uzun bir nefes tutma hem de çoklu manevraların çok yüksek yoğunluklarda veya nefes darlığı yaşayan hasta popülasyonlarında gerçekleştirilmesi zor olabilir.
Bu makale, egzersiz sırasında DL, CO/NO ölçümü ve alveolar-kapiller rezervin bir indeksi olarak kullanımı hakkında teorik düşünceler ve pratik öneriler içeren ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Bu yöntem deney ortamında kolayca uygulanabilir ve akciğerlerdeki difüzyon sınırlamasının farklı popülasyonlarda oksijen alımını nasıl etkileyebileceğinin değerlendirilmesine izin verir.
Teori ve ölçüm ilkeleri
DL, CO / NO yöntemi, gazların solunduktan sonra havalandırılan alveolar boşlukta eşit olarak dağıldığı varsayımıyla, bir gaz karışımının tek bir nefesini içerir. Gaz karışımı, inert bir izleyici gaz da dahil olmak üzere birkaç gazdan oluşur. İz gazın, ekspirasyon sonu havadaki fraksiyonuna bağlı olarak havalandırılan alveolar boşlukta seyreltilmesi, alveolar hacmi (VA)15 hesaplamak için kullanılabilir. Gaz karışımı ayrıca, her ikisi de havalandırılan alveolar boşlukta seyreltilen ve alveolar-kılcal membran boyunca yayılan test gazı CO ve NO'yu içerir. Alveolar fraksiyonlarına dayanarak, alveolar boşluktan yayılma sabiti olarak da adlandırılan bireysel kaybolma oranları (k) hesaplanabilir. Konvansiyonel olarak, tek nefesli bir manevra sırasında ölçülen bir test gazı için DL, aşağıdaki denklem16 ile türetilir:
burada FA0,bireysel DL manevrasının nefes tutma başlangıcında test gazının (CO veya NO) alveolar fraksiyonu iken, FA, nefes tutmanın sonundaki test gazının alveolar fraksiyonudur ve tBH nefes tutma süresidir. DL, test gazının alveolar-kılcal zar boyunca, plazma ve kırmızı kan hücresinin iç kısmından hemoglobine iletkenliğine mekanik olarak eşdeğerdir. Bu nedenle, hem DM'nin iletkenliğine hem de pulmoner kılcal kanın (θ) spesifik iletkenliğine bağlıdır, ikincisi hem test gazının kandaki iletkenliğine hem de hemoglobin10 ile reaksiyon hızına bağlıdır. İletkenliğin tersinin direnç olduğu göz önüne alındığında, bir test gazının transferine karşı toplam direnç, seri10'daki aşağıdaki dirençlere bağlıdır:
Bu bileşenler, DL'den CO ve NO'ya aynı anda ölçülerek ayırt edilebilir, çünkü bunlar farklı θ değerlerine sahiptir ve bu nedenleilgili DL değerleri VC'ye farklı şekilde bağlıdır. CO'nun pulmoner difüzyonu, NO'dan daha fazla VC'ye bağlıdır ve CO difüzyonuna karşı ana direnç bölgesi (~% 75) kırmızı kan hücresi12 içinde bulunur. Buna karşılık, NO difüzyonuna karşı ana direnç (~% 60) alveolar-kapiller membran ve pulmoner plazmadadır, çünkü NO'nun hemoglobin ile reaksiyon hızı CO'nunkinden önemli ölçüde daha yüksektir. Bu nedenle, DL, CO ve DL, NO'yu aynı anda ölçerek,hem DM hem deVC'deki değişiklikler birincisini belirgin şekilde etkileyecektir, ikincisi ise VC'ye çok daha az bağlı olacak, böyleceDL'yi belirleyen faktörlerin bütünleştirici bir değerlendirmesine izin verecektir.
D, L, CO/NO metriklerinin raporlanması farklı birimler kullanılarak yapılabilir. Bu nedenle, Avrupa solunum derneği (ERS) mmol/dak/kPa kullanırken, Amerikan Toraks Derneği (ATS) mL/dak/mmHg kullanır. Birimler arasındaki dönüşüm faktörü 2.987 mmol/dak/kPa = mL/dak/mmHg'dir.
Danimarka Başkent Bölgesi Bilimsel Etik Komitesi, kurumumuzda hem sağlıklı gönüllülerde hem de kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) olan hastalarda istirahatte, egzersiz sırasında ve sırtüstü pozisyondaDL,CO/NO ölçümünü daha önce onaylamıştır (protokoller H-20052659, H-21021723 ve H-21060230).
NOT: Egzersiz sırasında DL, CO / NO ölçülmeden önce dinamik bir spirometri ve bir kardiyopulmoner egzersiz testi (CPET) yapılmalıdır. Dinamik spirometri, bireysel DL, CO / NO manevralarının kalite kontrolü için kullanılırken, CPET, egzersiz sırasında DL, CO / NO'nun ölçüleceği iş yükünü belirlemek için kullanılır. Özellikle obstrüktif akciğer hastalığına bağlı hava akımı kısıtlılığı olan hastalarda, geçerli bir hayati kapasite ölçüsü elde etmek için dinamik spirometriyi tüm vücut pletismografisi ile desteklemek avantajlı olabilir. CPET'e başlamadan önce bilinen kontrendikasyonları ekarte etmek için tıbbi sağlık kontrolü önerilir17. Daha da önemlisi, CPET, egzersiz sırasında elde edilen DL, CO/ NO ölçümünden en az 48 saat önce yapılmalıdır, çünkü önceki şiddetli egzersizDL'yi en az 24 saate kadaretkileyebilir 18,19.
1. Dinamik spirometri
NOT: Dinamik spirometri, ERS ve ATS20'nin mevcut klinik kılavuzlarına uygun olarak yapılmalıdır.
2. Kardiyopulmoner egzersiz testi (CPET)
NOT: CPET, mevcut klinik önerilere uygun olarak yapılmalıdır21.
3. Tek nefes yayma kapasiteli ekipmanın kalibrasyonu
NOT: Ölçümlerin hem geçerli hem de güvenilir olduğundan emin olmak için akış sensörlerini ve gaz analizörlerini kalibre etmek gerekir. Kesin prosedür üreticiye ve cihaza özeldir. Biyolojik kontrol de dahil olmak üzere kalibrasyon prosedürü her çalışma gününde tamamlanmalı ve haftada bir çalışma gününden az yürütülüyorsa, haftalık ek kalibrasyonlar yapılmalıdır. Deney düzeneği Şekil 1'de gösterilmiştir.
4. Katılımcının hazırlanması
5. Dik dinlenme sırasında DL, CO / NO ölçümü
NOT: DL, CO/NO ölçümleri, ERS görev gücü12'nin mevcut klinik tavsiyelerine uygun olarak gerçekleştirilir.
6. Egzersiz sırasında DL, CO / NO ölçümü
NOT: Egzersiz sırasında DL, CO / NO ölçümlerinin bir zaman çizelgesi Şekil 3'te verilmiştir.
Protokol 2021'de uygulandı ve bu yazının yazıldığı sırada egzersiz sırasında toplam 124 ölçüm yapıldı (yani sağlıklı gönüllülerde 51 ve çeşitli şiddetlerde KOAH'lı hastalarda 73) yapıldı. Manevraların yanı sıra yerine getirilen kabul edilebilirlik ve tekrarlanabilirlik kriterlerine ilişkin veriler ve başarısızlık oranının tümü Tablo 3'te verilmiştir.
Hesaplama
Örnek olarak, tek birDDL,CO/NO manevrasından elde edilen hesaplamalar, aşağıda açıklanan bir vaka çalışması olarak sağlıklı grupta Wmax'ın %20'sinde ilk manevradan elde edilen verilere dayalı olarak burada verilmiştir. Tablo 4'te verilen ölçülen değerlere göre aşağıdakiler hesaplanır:
(BTPS)
burada FI esinlenmiş kesir, VI esinlenmiş hacimdir ve DD,inst ve VD,anat sırasıyla enstrümantal ve anatomik ölü boşluktur.
burada FI esinlenen fraksiyondur, PB barometrik basınçtır ve PH2O doymuş su buharı basıncıdır ve burada
Egzersiz sırasında elde edilen DL, CO / NO sonuçlarının yorumlanması
İlgilenilen birincil sonuç ölçüsü DL, NO'dur, çünkü DL, NO'daki dinlenmeden belirli bir iş yüküne geçiş, alveolar-kılcal rezervin genel bir ölçüsünü sağlamak için yorumlanır. Sağlıklı bireylerde, DL, NO, artan egzersiz yoğunluğu ile doğrusal olarak artar, bu da kalp debisindeki bir artışla kolaylaştırılan pulmoner kılcal yatağa kan alımının artmasına atfedilir12. Bu, artan kan akışı veya basıncı ve alveolar-kılcal zar yüzey alanının toplanması nedeniyle kılcal damar alımına yol açar, böylece kırmızı kan hücrelerinin daha homojen bir dağılımına ve doku ile kırmızı kan hücresi zarı yüzeyleri arasında daha iyi hizalamaya neden olur12. Buna karşılık, DL,CO bu bağlamda ikincil bir ölçü olarak kabul edilir ve öncelikle VC'de eşzamanlı değişikliklerin meydana gelip gelmediğini anlamak için kullanılır. Bireysel düzeyde yorumlama için, ölçüm hatasından daha büyük iki ölçüm arasındaki farklar fizyolojik24 olarak kabul edilir, yani DL,NO için 2.7 mmol / dak / kPa ve DL,CO için 1.6 mmol / dak / kPa.
Örnek olay incelemeleri
O2max 2696 mL O2 / dak (47.3 mL O2 / dak / kg) olan sağlıklı 25 yaşında bir kadın, oturma pozisyonunda dik dinlenme sırasındaki ölçümlerle başlayarak sekiz DL, CO / NO manevrası gerçekleştirdi, ardından bir bisiklet ergometresinde egzersiz sırasında ölçümler yaptı (Wmax = 208) Wmax'ın% 60'ına kadar artan yoğunlukla (Tablo 5). Tüm manevralar hem kabul edilebilirlik hem de tekrarlanabilirlik kriterlerini karşıladı.
Orta derecede KOAH'lı 68 yaşında bir erkek (FEV1 = tahmin edilenin% 56'sı) 1852 mL O2 / dak (22.8 mL O2 / dak / kg) O2peak, oturur pozisyonda dik dinlenme sırasında ölçümlerle başlayarak, ardından Wmax'ın %60'ına kadar artan yoğunlukta bir bisiklet ergometresinde (Wmax = 125 W) egzersiz sırasında ölçümler yaptı (Tablo 6). Tüm manevralar hem kabul edilebilirlik hem de tekrarlanabilirlik kriterlerini karşıladı.
Yukarıda özetlenen iki durumdan her iş yükü için bildirilen sonuçlar Şekil 4'te sunulmuştur. Ayrıca, O2'nin bir fonksiyonu olarak DL, NO ve DL, CO (son kullanma tarihi geçmiş hava ölçümlerinden hesaplanmıştır) Şekil 5'te sunulmaktadır. Sağlıklı bireyde, Wmax'ın %20'sinden %40'ına kadar bir plato dışında,DL,NO'da beklendiği gibi doğrusala yakın bir artış gözlenirken, tüm iş yüklerindeDL,CO'da hafif bir kademeli artış meydana gelir. Bu, DM'nin başlangıçta, daha önce perfüze edilmemiş kılcal damarları işe almak için pulmoner kan akışının yeniden dağılımını yansıtan egzersizin başlangıcında değişmemiş VC ile arttığını, ancak daha yüksek iş yüklerinde VC'de eşzamanlı kademeli bir artışla birlikte, alternatif kılcal alım ve distansiyonun birlikte artımlı egzersiz sırasında pulmoner gaz değişimini optimize etme işlevi gördüğünü göstermektedir. KOAH durumunda, ilk iş yükünde DL,NO artar ve daha sonra kalan iş yükleri sırasında aynı seviyede kalmak için platolar, tüm alveolar-kapiller rezervin Wmax'ın %20'sinde zaten elde edildiğini gösterir. Genel olarak, pulmoner kapiller alım ve distansiyonun derecesi, yani alveolar-kapiller rezerv, KOAH olgusunda sağlıklı bireye göre daha düşüktür.
Şekil 1: Çalışma düzeneğine genel bakış. (A) Egzersiz sırasında gerçekleştirilen ölçüm için çalışma düzeni. (B) CAL olarak adlandırılan MS-PFT Analizör Ünitesi eklentisine bağlı bir numune alma hattı ile gaz kalibrasyonu. (C) MS-PFT Analizör Ünitesine bağlı bir inspiratuar torba. (D) Test gazlarını içeren kaplar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Program kılavuzu. (A) Ana Sayfa'da Kalibrasyon'u seçin. (B) Gaz kalibrasyonu'nu seçin. (C) Hacim kalibrasyonu'nu seçin. (D) Yeni Hasta'yı seçin. (E) Yeni hasta'yı seçin ve gerekli bilgileri doldurun. (F) Ölçümleri seçin ve fark Membranı YOK'u seçin. (G) F1 düğmesine basarak otomatik sıfırlamayı başlatın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Egzersiz sırasında yayılma kapasitesi ölçümünün zaman çizelgesi. BioRender kullanılarak oluşturuldu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Pulmoner difüzyon kapasitesi. Sağlıklı bir bireyde ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) olan bir bireyde maksimum iş yükünün (Wmax) bir fonksiyonu olarak artımlı egzersiz sırasında pulmoner difüzyon kapasitesinin karbon monoksit (DL,CO) ve nitrik oksit (DL, NO) ile karşılaştırılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Pulmoner difüzyon kapasitesi. Sağlıklı bir bireyde ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) olan bir bireyde oksijen alımının (O2) bir fonksiyonu olarak artımlı egzersiz sırasında pulmoner difüzyon kapasitesinin karbon monoksit (DL,CO) ve nitrik oksit (DL, NO) ile karşılaştırılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Kabul edilebilirlik kriterleri | ||
1. | ≥ FVC veya VC'nin %90'ı | |
VEYA FVC veya VC'nin %85'ini ≥ | ||
VE diğer kabul edilebilir manevralardan en büyük VA'nın 200 ml'si içinde VA | ||
VEYA FVC veya VC'nin %85'ini ≥ | ||
VE VA , diğer kabul edilebilir manevralardan en büyük VA'nın %5'i içinde | ||
2. | Sızıntı veya Valsalva/Müller manevrası kanıtı olmadan 4-8 saniyelik stabil bir nefes tutma | |
Tekrarlanabilirlik kriterleri | ||
İçinde değerler bulunan iki kabul edilebilir manevra | ||
< DL,NO için 5.8 mmol · min-1 · kPa-1 | ||
< DL,CO için 1 mmol · min-1 · kPa-1 |
Table 1: Kabul edilebilirlik ve tekrarlanabilirlik kriterleri. Kısaltmalar:DL,CO: Karbon monoksite pulmoner difüzyon kapasitesi,DL,NO: Nitrik okside pulmoner difüzyon kapasitesi, FVC: Zorlanmış vital kapasite, VA: Alveolar hacim; VC: Hayati kapasite.
Hayır. kabul edilebilir manevralar | Tekrarlanabilirlik kriterleri yerine getirildi | Eylem |
≥2 | Evet | Kabul edilebilir ve tekrarlanabilir iki manevranın ortalama DL,NO ve ortalama DL, CO'sunu rapor edin |
≥2 | Hayır | En yüksek DL, NO ile manevradan elde edilen değerleri rapor edin |
1 | Evet | Kabul edilebilir manevradan değerleri rapor edin |
1 | Hayır | Kabul edilebilir manevradan değerleri rapor edin |
0 | Evet | Tüm tekrarlanabilir manevraların ortalama DL, NO ve ortalama DL, CO'sunu rapor edin |
0 | Hayır | Başarısız ölçüm |
Table 2: Verilerin raporlanması. Kısaltmalar: DL, CO: Karbon monoksite pulmoner difüzyon kapasitesi, DL, NO: Nitrik okside pulmoner difüzyon kapasitesi.
Grup | Ölçümler (n) | Manevralar pr. ölçüm (medyan [IQR]) | Kabul edilebilirlik kriterleri karşılandı, n (%) | Tekrarlanabilirlik kriterleri karşılandı, n (%) | Başarısız ölçüm, n (%) |
Sağlıklı | 51 | 2 (2-2) | 50 (98) | 51 (100) | 0 (0) |
Hafif KOAH | 24 | 3 (2-3) | 22 (92) | 22 (92) | 0 (0) |
Orta derecede KOAH | 39 | 2 (2-3) | 26 (67) | 32 (82) | 3 (8) |
Şiddetli KOAH | 10 | 2 (2-3) | 1 (10) | 4 (40) | 6 (60) |
Tüm | 124 | 2 (2-3) | 99 (80) | 109 (88) | 9 (7) |
Table 3: Temmuz 2021 ile Aralık 2023 tarihleri arasında kurumumuzda egzersiz sırasında DL,CO/NO ölçümleri tamamlandı. Kısaltmalar: KOAH, kronik obstrüktif akciğer hastalığı.
Kesir | |
FI, CO | 0.238 |
FI, HAYIR | 48,75 x 10-6 |
FI, O | 0.08 |
FA, CO | 0.12 |
FA, HAYIR | 6,18 x 10-6 |
FA, O | 0.0603 |
Birimler (BTPS) | |
VI (L) | 4.13 |
VD,anat (L) | 0.132 |
VD,inst (L) | 0.220 |
tBH (saniye) | 5.65 |
Table 4: Tek nefesli bir manevra sırasında solunan (FI) ve alveolar (FA) havadaki ölçülen test ve inert izleyici gaz fraksiyonları. Kısaltmalar: VI: ilham edilen cilt; VD,anat: anatomik ölü boşluk; VD, inst: enstrüman ölü alanı; tBH: nefes tutma süresi.
Dürüst | 0.2 | 0.4 | 0.6 | ||||||
dinlenme | Wmaks | Wmaks | Wmaks | ||||||
İş yükü (watt) | 0 | 40 | 80 | 125 | |||||
Manevra | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
DL, HAYIR (mmol / dak / kPa) | 35.0 | 34.7 | 37.0 | 38.9 | 37.4 | 38.4 | 42.2 | 43.4 | |
DL, CO (mmol / dak / kPa) | 8.0 | 7.8 | 8.4 | 8.4 | 9.2 | 9.1 | 9.8 | 9.9 | |
Nefes tutma süresi (s) | 5.8 | 5.6 | 5.7 | 5.8 | 5.8 | 5.7 | 5.7 | 5.5 | |
VI (L) | 4.1 | 4.1 | 4.1 | 4.1 | 4.0 | 4.0 | 3.8 | 4.0 | |
VA (L) | 4.9 | 4.8 | 5.0 | 5.0 | 5.1 | 5.1 | 5.2 | 5.3 |
Table 5: Sağlıklı bir bireyden alınan veriler. Kısaltmalar: DL, NO: Nitrik okside pulmoner difüzyon kapasitesi, DL,CO: Karbon monoksite pulmoner difüzyon kapasitesi, VI: İnspirasyon hacmi, VA: Alveolar hacim.
Dürüst | 0.2 | 0.4 | 0.6 | ||||||
dinlenme | Wmaks | Wmaks | Wmaks | ||||||
İş yükü (watt) | 0 | 25 | 50 | 75 | |||||
Manevra | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
DL, HAYIR (mmol / dak / kPa) | 17.9 | 21.6 | 23.35 | 24.35 | 24.9 | 24.2 | 21.8 | 23.6 | |
DL, CO (mmol / dak / kPa) | 4.7 | 5.3 | 5.0 | 5.2 | 5.1 | 4.9 | 3.3 | 4.1 | |
Nefes tutma süresi (s) | 6.6 | 6.1 | 6.1 | 5.8 | 5.8 | 5.8 | 5.8 | 6.0 | |
VI (L) | 4.3 | 4.4 | 4.2 | 4.3 | 4.1 | 4.0 | 3.8 | 3.9 | |
VA (L) | 6.7 | 6.6 | 6.7 | 6.7 | 6.7 | 6.7 | 6.7 | 6.8 |
Tablo 6: Kronik obstrüktif akciğer hastalığı olan bir bireyden elde edilen veriler. Kısaltmalar: DL, NO: Nitrik okside pulmoner difüzyon kapasitesi, DL,CO: Karbon monoksite pulmoner difüzyon kapasitesi, VI: İnspirasyon hacmi, VA: Alveolar hacim.
Protokol, ikili test gazı tek nefes tekniğini kullanarak egzersiz sırasında DL, CO / NO ölçümüne standart bir yaklaşım sağlar. Elde edilen DL, CO/NO metrikleri pulmoner kapiller respirasyon ve distansiyon nedeniyle arttığından, yöntem alveolar-kapiller rezervin fizyolojik olarak anlamlı bir ölçümünü sağlar.
Protokoldeki kritik adımlar
Yöntem, rezidüel hacme bir ekshalasyon ve ardından 5 s'lik bir nefes tutmanın gerçekleştirildiği ve RV'ye bir ekspirasyonla sonlandırıldığı toplam akciğer kapasitesine bir inspirasyon gerektirir. Egzersiz sırasında ve özellikle yüksek yoğunluklarda egzersiz sırasında gerçekleştirilmesi karmaşık olabileceğinden bu kritik bir adımdır. Artan egzersiz şiddeti VI'de bir azalmaya yol açabilir ve vital kapasitenin% 85'inin altına düşerse, manevra kabul edilemez (bakınız Tablo 1). Bu nedenle, testin eğitmeninin, katılımcının yeterince nefes alıp almadığını not etmesi ve her manevradan hemen sonra dört ila sekiz saniyelik yeterli bir nefes tutma süresini onaylamasıönemlidir 12. Ayrıca, bazı durumlarda tekrarlanabilirlik kriterlerine ulaşmak zor olabilir; bu gibi durumlarda, en yüksek DL,NO ile manevradan elde edilen veriler rapor edilir ve veri sunarken bunun kaç durumda gerekli olduğunun açıkça belirtilmesini öneririz. Bazı durumlarda, egzersiz sırasında kabul edilebilir veya tekrarlanabilir ölçümler elde etmek mümkün olmayabilir, örneğin şiddetli bir nefes darlığı yaşayan hastalar üzerinde yapılan çalışmalarda, yeterli bir nefes tutma elde edememeleri ve/veya egzersiz sırasında inspiratuar kapasitede eşlik eden bir azalma ile dinamik hiperinflasyonu olan hastalarda. Bu gibi durumlarda, sırtüstü pozisyonda elde edilen DL, CO / NO ölçümlerinin kullanılması daha uygun olabilir, bu da pulmoner kapiller işe alım ve distansiyona yol açar, ancak submaksimal egzersiz24,25.
Yöntemin değiştirilmesi ve sorun giderme
Egzersiz sırasında yapılan herhangi bir ölçümden önce her zaman bir dinlenme ölçümünün yapılması önemlidir, çünkü DL, CO tükenme18,19,26'ya kadar yapılan yüksek yoğunluklu egzersizden sonra 6-20 saate kadar azaltılabilir. Ayrıca, farklı deneklerde elde edilen ölçümlerin kararlı durumda ve benzer metabolik iş yüklerinde yapıldığından emin olmak için HR ve/veya diğer metabolik yük indekslerinin kaydedilmesi önemlidir.
Yöntem, DL, NO veya DL,CO'daki küçük değişiklikleri tespit etmek için hassas olmayabilir, çünkü aynı oturumdaki testten teste değişkenlik, belirli metriğe bağlı olarak %7'ye kadar rapor edilmiştir12. Sonuç olarak, ölçüm hatasından daha büyük bir artışa neden olmak için yeterli bir egzersiz yoğunluğu seçmek ve aynı zamanda katılımcının verilen yoğunlukta en az iki kabul edilebilir manevra yapabilmesi gerektiğini akılda tutmak önemlidir. İkili test gazı yöntemini kullanan önceki çalışmalar arasında, hafiften orta dereceye kadar çeşitli yoğunluklar kullanılmıştır. Çoğu çalışma, ventilasyon eşiğinin% 24,27'si, yaşa göre tahmin edilen maksimum HR28'in %'si veya maksimum oksijen rezervinin%'si 29 ile ilgili göreceli bir yoğunluk kullanırken, yalnızca bir çalışma 80 W30'luk sabit bir iş yükünde mutlak bir yoğunluk uygulamıştır. Çalışmalar genelinde bu iş yükleri, Wmax 24,27,29'un %20 ila %86'sı arasında değişen göreceli yoğunluklara karşılık gelmektedir. Etütler arasındaki ölçümlerin karşılaştırılmasını kolaylaştırmak için, bağıl bir yoğunluk uygulanması önerilir, yani Wmaks'ın %'si, maksimum HR'nin %'si (HRmaks) veyaO2maksimumunun (veya
O2tepe noktasının) yüzdesi ve hem Wmax'ın hem de ölçümün elde edildiği iş yükünün raporlanması önerilir.
Yöntemin mevcut/alternatif yöntemlere göre önemiD M ve VC'ye gelince, DL, CO / NO12,31 ile matematiksel olarak türetilebilir ve bunun dikkatle yapılması gerekirken (aşağıdaki 'Yöntemin sınırlamaları'na bakın), alveolar-kılcal yüzey alanının pulmoner kılcal alım yoluyla nasıl genişletildiğinin daha doğrudan mekanik bir değerlendirmesine izin verir (DM tarafından değerlendirilir) ve distansiyon (VC'de DM'ninkini aşan bir artış)) pulmoner gaz değişiminde egzersizle ilişkili değişikliklere katkıda bulunur. Bununla birlikte, bildiğimiz kadarıyla, tek nefesli DL, CO / NO yöntemi yalnızca dik dinlenme koşulları sırasında doğrulanmıştır
11. İki yöntem daha önceki birçok çalışmada egzersiz sırasında kullanılmıştır ve sağlıklı genç bireylerde D, M ve VC'de benzer fizyolojik değişiklikler göstermektedir 3,24. Bununla birlikte, her yöntemde farklı sayıda manevra mümkündür,
maksimum altı manevraya izin verilir ve DL,CO/NO aynı seansta 12 manevraya izin verir12. Bunun nedeni, aynı CO fraksiyonuna (~ 0.30) sahip olmasına rağmen, DL, CO / NO'nun daha kısa nefes tutma süresinin (5 s'ye karşı 10 s) kanda daha az CO birikimine ve ardından daha az CO geri basıncınaneden olmasıdır 14. Ek olarak, 11 ile 66 ppb arasında değişen endojen ekshale edilen NO seviyeleri, ppm14 aralığında olan NO ölçümlerinden 1000 kat daha düşük olduğundan, DL,NO'yu etkilemeden 22 D'YE KADAR CO/NO manevraları gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, her egzersiz yoğunluğunda en az dört manevraya karşılık gelen her birinde tekrarlanabilirliği
değerlendirmek için 10 s DL, CO ve en az iki manevra gerektiği göz önüne alındığında
, çift sonlandırma gerçekleştirildiğinde, bu egzersiz sırasında mümkün olmayabilir. Bu nedenle, önceki
tabanlı yöntemler, her
egzersiz yoğunluğunda en az üç manevra ile sonuçlananher birinde tek bir manevra kullanmıştır 32, manevraların gerçekten ne ölçüde tekrarlanabilir olduğunun değerlendirilememesi dikkate değer bir dezavantajla sonuçlanmıştır. Yine de, DL, CO / NO yöntemi, tekrarlanabilirlik kriterlerini karşılıyorsa ve her egzersiz yoğunluğunda kabul edilebilir olarak kabul ediliyorsa, yalnızca iki ölçüm gerektirir. Bununla birlikte, nefes tutma süresi kısaldığında bile
, egzersiz sırasında DL, CO / NO ile karşılaştırılabilir kabul edilebilir tekrarlanabilirlik sağladığı gösterilmiştir
. Bu nedenle, ılımlı egzersiz sırasında, daha önce ~ 6 s24'lük nefes tutma süresinde farklı DL, CO / NO ölçümleri için %2 ila %6'lık bir gün arası varyans katsayısı (CV) bulurken, DL, CO, VC ve DM için sırasıyla% 7,% 8 ve% 15'lik biraz daha yüksek CV'ler benzer bir nefes tutma süresinde kullanıldığı
bildirilmiştir32.
İlgili bir notta, DL, CO / NO bağlamında ölçülen DL, CO'nun, 10 s'lik bir nefes tutma 12,33'e dayalı olarak daha yaygın olarak kullanılan DL, CO'dan sürekli olarak daha düşük olduğu bilinmektedir. Önceki çalışmalara göre, daha kısa bir nefes tutma süresiDL,CO34'ü artıracağından, bu nefes tutma süresindeki farktan kaynaklanmamaktadır. Daha ziyade, solunan gaz bileşimi ve farklı CO ve NO kinetiği33 dahil olmak üzere çeşitli diğer faktörlerden kaynaklanabilir. İlk olarak, DL, CO / NO helyum kullanırken, klasik 10 s DL, CO inert izleyici gaz olarak metan kullanır; Farklı fiziksel özellikleri nedeniyle, bu gazlar akciğerlerde ve dokularda farklı dağılımlar ve çözünürlükler sergiler. Bu, helyum ile metandan daha düşük bir VA ile sonuçlanabilir. Son olarak, test gazlarının reaktivitesi, hemoglobin ile bağlanmanın bir rol oynayabileceği NO ve CO kinetiğindeki farklılıklar anlamına gelir. Spekülatif olmasına rağmen, DL, CO / NO'da NO'nun varlığı, bu nedenle, CO'nun hemoglobin33'e bağlanmasını etkileyebilir.
CO'nun alveolar-kılcal membran boyunca difüzyon hızı, CO'nun kandaki hemoglobine bağlanmasına bağlıdır ve θCO'yu hesaplamak için kullanılmasının yanı sıra, DL, CO-değerinin hemoglobin düzeltmesi, spesifik bağlama bağlı olarak uygun olabilir35. Bu, klinik bir ortamda yaygındır, ancak DL, CO üzerindeki etkinin genellikle ihmal edilebilir olduğu sağlıklı bireylerde daha az önemlidir. Bu tür düzeltmeler, egzersiz sırasında DL, CO / NO'yu değerlendirmek için de kullanılabilir, ancak hemoglobindeki (akut) değişikliklerin önemsiz olduğu durumlarda, belirli dinlenme-egzersiz değişiklikleri değerlendirildiğinde daha az önemlidir. Her halükarda dikkatli yapılmalıdır, çünkü bu denklemler CO35 için DM ve θ∙Vc arasında 0.7'lik bir oran olduğunu varsayar, bu varsayım egzersiz sırasında doğru olmayabilir.
Yöntemin sınırlamaları
Sağlıklı bireylerde egzersiz sırasında DL, NO ve DL, CO'daki yoğunluğa bağlı artış, pulmoner kapiller tutulumu ve distansiyonu yansıtır. Alveolar-kılcal rezervin doğrudan bir ölçüsü muhtemelen sadece submaksimal yoğunlukta elde edilebilir, çünkü yaklaşım ne deneysel ne de maksimum yoğunlukta maksimum konsantrasyonda klinik bir ortamda pratik olarak mümkün olmayacaktır. Bu nedenle pragmatik seçim, pulmoner kapiller alımı ve distansiyonu sistematik bir şekilde tetiklemek için yeterli, aynı zamanda tüm katılımcılar için uygulanabilir olan önceden belirlenmiş (mutlak veya göreceli) bir iş yükünü hedeflemektir. Mevcut protokolde, yoğunluk Wmax'ın %'sine dayanıyordu, çünkü bu diğer çalışmalara kolayca aktarılabilir. Geleneksel olarak, egzersizO2max veya HRmax'ın %'sine göre reçete edilmiştir, ancak bu, tüm katılımcıların gerçek maksimumlarına ulaşmasını gerektirir. Aksi takdirde, katılımcılar ölçümü potansiyel olarak farklı nispi yoğunluklarda36 gerçekleştirebilir, bu da özellikle kronik akciğer veya kalp hastalığı olan hastalar gibi şiddetli efor dispnesi olan popülasyonlarda bir sorun oluşturabilir ve fizyolojik yorumlamayı zorlaştırabilir.
Bireysel DL, CO / NO manevrası içinde, test gazlarının akciğerlerin nispeten yetersiz havalandırılan bölgelerine dağıtılamayacağına dikkat edilmelidir. Bu, akciğer hastalığı olmayan bireylerde küçük bir sorun teşkil eder, ancak açık hava hapsi de dahil olmak üzere önemli ventilasyon homojensizliğinin varlığında, katılımcının gerçek DL'si fazla tahmin edilebilir, çünkü ölçüm yalnızca akciğerlerin en iyi havalandırılan bölgelerindeki koşulları yansıtır, bu etki daha kısa nefes tutma ile vurgulanır37. Prensip olarak, akciğer hastalığı olan bir katılımcı ventilasyon homojenliğini azaltan bir müdahaleye maruz kalırsa, bu alveolar-kılcal rezervde görünüşte paradoksal bir azalmaya yol açabilir.
Burada bildirilen KOAH olgusunda en yüksek yoğunlukta (Wmax'ın %60'ı) DL,CO'da egzersizle ilişkili azalma, fizyolojik açıdan kolayca yorumlanamayacağı için dikkatle yorumlanmalıdır. Kurumumuzda şimdiye kadar incelediğimiz 73 KOAH hastasının çoğunda da benzer bir patern kaydedilmiştir ve sadece yöntemsel sınırlılıkların katkısı göz önünde bulundurulmalıdır. Bu nedenle, CO'nun yukarıda özetlenen darbe ventilasyonu homojenliğine NO'dan daha duyarlı olmasının yanı sıra, NO'nun hemoglobin ile neredeyse 300 kat daha hızlı reaksiyona girmesi ve ayrıca dokular ve plazma yoluyla CO'dan iki kat daha hızlı yayılması da bir rol oynayabilir31. Bu nedenle, hem NO hem de CO normalde difüzyon sınırlı gaz değişimine maruz kalırken, bireysel akciğer ünitelerindeki perfüzyon ~ 100 katazaldığında CO alımı perfüzyonla sınırlı hale gelebilir 31, böylece ölçülen DL, CO'nun azalmasına yol açar. KOAH'ın alveoler yıkım ve akciğerler boyunca eşzamanlı olarak homojen olmayan ventilasyon-perfüzyon dağılımı ile ilerleyici kılcal damar kaybı ile ilişkili olduğu göz önüne alındığında39, perfüzyonda 100 kat azalmaya sahip akciğer üniteleri nadir değildir40 ve gerçekten de kırmızı kan hücrelerinin geçiş süresinin egzersiz sırasında hem oksijen hem de CO alımını bozmak için kritik olarak azalabileceği alanları temsil ederler. Oyunda olabilecek ek bir tamamlayıcı faktör, kırmızı kan hücrelerinin, bireysel akciğer ünitelerinin41 kılcal ağı içinde eşit olmayan bir dağılımıdır, bu da DL, CO üzerinde DL,NO'dan çok daha derin bir etkiye sahip olabilir.
Ölçümlerden D Mve V C'yitüretmek mümkündür 12, ancak yine de yaygın olarak kullanılmamaktadır, çünkü sistematik hatalar türetildikleri için türetilmeleri çeşitli varsayımlar ve ampirik sabitleriçerir 31. Örneğin, hakim bilimsel fikir birliği, α yayılma oranını 1.97 olarak kabul eder, bu dadoku 42'deki NO ve CO'nun fiziksel çözünürlüklerinin oranını temsil eder. Birkaç çalışma bu değere meydan okumuş, bazıları farklı ölçüm yöntemleri arasındaki tutarsızlıkları uzlaştırmak için daha yüksek α değerleri önermiştir. Bununla birlikte, bu önermeler, fiziksel yayılım oranından saptıkları ve tutarsız α değerlerine yol açtıkları için ağırlıklı olarak reddedilir12. Ayrıca, θNO'nun sonlu bir değere sahip olduğu varsayılır, ancak serbest hemoglobin ile hızlı reaksiyon hızı nedeniyle tarihsel olarak sonsuz olduğu varsayılmıştır. Bununla birlikte, kapsamlı tartışmalar ve son çalışmalar bu varsayıma itiraz ederek, θNO'yu sonlu olarak belirlemiştir ve 1.51 mLkan / dak / kPa / mmolCO en iyi mevcut tahmini sağlar, çünkü teorik tahminlerin yanı sıra kapsamlı in vitro ve in vivo deneyler12. Benzer şekilde, θCO denklemleri, pH 7.4'te elde edilen ampirik sabitlere dayanır ve daha az doğru ve fizyolojik olmayan pH ölçümlerine dayanan önceki değerleri reddeder43. Bununla birlikte, bu yöntemle elde edilebilecek farklı metrikler arasında, DL,NO her halükarda en az varsayıma dayanmaktadır ve alveolar-kapiller rezervin en tekrarlanabilir tahminlerini sağlıyor gibi görünmektedir24 ve bu nedenle alveolar-kapiller rezerv bağlamında ilgilenilen ana sonuç ölçüsü olmaya devam etmektedir.
Yöntemin belirli araştırma alanlarındaki önemi ve potansiyel uygulamaları
DL, CO / NO ölçümleri, egzersiz sırasında pulmoner gaz değişiminin kapsamlı bir hesabını sağlayabilir. Yöntemin egzersiz sırasında uygulanması, kalp yetmezliği ve kronik akciğer hastalığı olan hastalar gibi efor dispnesi olan popülasyonlar üzerinde yapılan klinik çalışmalara göre potansiyel olarak daha kolay olabilir, çünkü her iş yükünde daha kısa nefes tutma ve daha az manevra gerekir. Ayrıca, DL, CO / NO , belirli bir egzersiz yoğunluğunda muhtemelen alveolar-kılcal rezervin en tarafsız tahminini sağlayan ve böylece birçok durumda uygun bir sonuç ölçüsü haline getiren DL, NO'yu özel olarak sağlar.
Makalede sunulan ekipman ve yazılım ücretsiz değildir. Yazarların hiçbiri, yazılımın lisansını sağlayan herhangi bir şirketle ilişkili değildir. Tüm yazarlar hiçbir rakip mali çıkar beyan etmezler.
Çalışma, Svend Andersen Vakfı'ndan finansal destek aldı. Fiziksel Aktivite Araştırma Merkezi, TrygFonden Hibeleri ID 101390, ID 20045 ve ID 125132 tarafından desteklenmektedir. JPH, HelseFonden ve Kopenhag Üniversite Hastanesi, Rigshospitalet tarafından finanse edilirken, HLH Beckett Vakfı tarafından finanse edilmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
HemoCue Hb 201+ | HemoCue, Brønshøj, Denmark | Unkown | For measurements of hemoglobin |
Jaeger MasterScreen PFT pro (Lung Function Equipment) | CareFusion, Höchberg, Germany | Unkown | For measurements of DLCO/NO |
Mouthpiece | SpiroBac, Henrotech, Aartselaar, Belgium | Unkown | Used together with the Lung Fuction Equipment. (dead space 56 ml, resistance to flow at 12 L s−1 0.9 cmH2O) |
Nose-clip | IntraMedic, Gentofte, Denmark | JAE-892895 | |
Phenumotach | IntraMedic, Gentofte, Denmark | JAE-705048 | Used together with the Lung Fuction Equipment |
SentrySuite Software Solution | Vyaire's Medical GmbH, Leibnizstr. 7, D-97204 Hoechberg Germany | Unkown | |
Test gasses | IntraMedic, Gentofte, Denmark | Unkown | Concentrations: 0.28% CO, 20.9% O2, 69.52% N2 and 9.3% He |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır